电容器高红外快速固化技术论文

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1、电容器高红外快速固化技术论文摘要：电电容器喷涂固化技术在国内外均采用热风循环加热方式（热风炉）。热风炉的优点是炉内温度均匀，工件适应性强；缺点是间接加热能耗高，设备热效率普遍低于30％，且由于有流动空气，固化过程易造成灰尘二次污染。关键词：高红外加热机理涂装快速固化的可能性1前言电容器喷涂固化技术在国内外均采用热风循环加热方式（热风炉）。热风炉的优点是炉内温度均匀，工件适应性强；缺点是间接加热能耗高，设备热效率普遍低于30％，且由于有流动空气.freel长。七十年代出现过远红外固化炉，然而由于炉内温度均匀性欠佳，

2、几乎没能在涂装行业单独应用过，因此，远红外加热突出的优点“明显的节能效果”表现不出来。十多年来，本所致力于寻找一种既能保证被烘烤物体的温度均匀，又能节约能源，提高效率的新型粉末涂装固化炉。这就是下文所介绍的高能量、高密度、高强度、全波段、瞬间启动强力红外辐射加热技术(简称或俗称为高红外技术)的加热炉。这种高红外炉一出世，即受到国内外的关注。固化效率可以提高2～40倍，占地面积可以减少90％，炉体长度可以缩短90％，综合节能超过50％，设备的造价均为传统固化炉的75％。目前在美国、拉美已建起3～5m的炉子，代替目

3、前的近百米烘炉。更有甚者过去要20min才完成的固化，高红外30s即可完成。本文简要介绍高红外技术原理、技术装备、应用领域与实际效果。2高红外加热机理远红外加热已为世人所熟悉。在发热体（元件）的辐射光谱与被加热体（工件）吸收光谱相匹配时，热效率最高，从而实现节能。传统的匹配吸收主要是指光谱波长的匹配，匹配率Q等于工件吸收光谱和元件辐射光谱能量之比。由普朗克定律可知，物体表面单位面积辐射或吸收的光谱能量（能流密度）可用下式表示：式中:E—辐射（或吸收）的能流密度(2);ελ—发热体元件光谱辐射系数;T

4、—元件的表面温度(℃);λ1、λ2—辐射(或吸收)的光谱范围(μm);c1、c2—常数对远红外加热，发热元件的全辐射能为λ1=0，λ2=∞，上述公式可改写为斯蒂芬波尔茨曼热辐射定律：式中：σ—斯蒂芬波尔茨曼常数5.67×10-122·K对于厚度为10～100μm的漆膜而言，其吸收光谱为λ1=2.5μm，λ2=15μm，最佳匹配波段2.5～15μm，假如元件发射被工件100％吸收，工件吸收能流密度为：当元件的表面温度T=450℃（723K）时，工件对其吸收能量假定为100％，即元件辐射多少匹配波段的能量，

5、工件就吸收多少，此时Q=96％；当元件的表面温度T=1000℃（1273K）时，计算表明Q=69％。单从波长匹配而言，远红外加热可见光愈少，匹配吸收愈好。然而可见光愈少则元件表面温度必然要低一些。如果表面温度太低，虽然匹配，其加热效果往往不好。例如厚度不同的两块SiC（碳化硅）板远红外加热元件，辐射面积S1=S2,辐射系数εa1=εa2,输入电功率P1=P２，测试结果表明，厚度薄的加热元件T１大于厚的元件，则Q２＞Q１，这一结果与匹配吸收理论相矛盾。后来人们发现所谓匹配吸收，不但要波长匹配，更重要的是能量匹配

6、。设发热元件的电能辐射能转换效率为，换言之，当被加热物质厚度在1～10μm时，应用匹配是正确的。然而实践中，大多数被加热物质的厚度均不在1～10μm之间，造成了人们对远红外加热“节电”与“不节电”的争论。随着物质厚度及外观特性的改变，其吸收光谱发生明显的变化。例如PVC薄膜（聚氯乙烯）厚度δ=50μm，一为透明，另一为黑色，作为PVC，在2.5～15μm有匹配吸收峰，应用理论设计，加热效率是最高的，反之加热效率不高。此时用将钢板可以熔化穿孔的红宝石激光器来加热透明PVC薄膜，无济于事。而黑色PVC薄膜情况就不同

7、了，因为它既有红外吸收，又有可见光和近红外光吸收，匹配在何波段，无所适从。另一个实践的例子是乘坐小汽车，窗玻璃将太阳光中的远红外（2.5～15μm）几乎全部吸收而透进来的辐射光均为可见和近红外，车内人均有灼热感，这与远红外的基本理论相矛盾。综上所述，由于被加热物的厚度和外观特性差异，匹配吸收理论有严重的偏差，这对于采用高能量短波红外辐射技术留下了很大的发展研究空间。另外，从传热学分析更易了解高红外技术机理。自古以来，谁都知道，“大风”、“曝晒”条件下，物料中水分干得快。然而自工业革命以来，人们设计的干燥炉

8、，加热炉，往往都是单打一，要么热风加热，要么远红外加热。至今尚未出现过同时采用两种方式——即“大风”+“暴晒”式的干燥炉。究其原因，工业流水线上的烘干炉，目的是为被加热工件提供一个温度均匀的环境。加热有传导、对流、辐射三种方式，孰能设计出温度均匀的炉，就优先选择该种方式。流水线采用传导传热方式—不可能。采用自然对流传热方式——温度难以均匀，采用辐射传热方式—实现温度均匀技